Substitution Nucléophile

 Substitution Nucléophile
TP Organique de 1ère année,
Université de Genève, Science II, Laboratoire G.
29 mai 2011
Romain Laverrière
[email protected]
Groupe 15
Introduction
En chimie organique la substitution nucléophile est une réaction de substitution au cours de laquelle un groupe
nucléophile, contenant une paire d’électrons libres, attaque une molécule électrophile, pauvre en électrons, et
remplace ainsi un atome ou un groupe d'atomes, appelé le groupe partant, ou nucléofuge. C’est une des réactions
les plus courantes et c’est pourquoi elle mérite qu’on s’y attarde.
Résumé
Deux expériences ont été opérées durant ce T.P. :
•
•
L’observation et la comparaison entre une réaction de type Sn1 et de type Sn2.
La synthèse du 4-allyl-2-methoxy-1-propoxybenzene (C13H18O2) à partir de l’eugénol extrait
précédemment.
-­‐1-­‐ Méthodologie
• 1) Réaction d’échange halogènes :
Dans deux éprouvettes, ont été versé 5mL de NaI 15%. Puis, dans la 1ère, 5 gouttes de 1-bromobutane ont été
ajoutées, ainsi que 5 gouttes de tert-butyle dans la 2ème. Le temps de précipitation a alors été mesuré.
La même expérience a été réitérée en utilisant du AgNO3 dans l’éthanol au lieu de NaI.
• 2) Synthèse de l’éther C13H18O2 :
Dans un ballon, 1.97g d’eugénol y ont été placés ainsi que 1.31mL de bromo-1-propane. Puis, sous agitation,
0.5g de soude et 40mg de bromure de tétra-n-butyle ammonium y ont été rajoutés. Le mélange a ensuite été
chauffé à reflux pendant 1h puis laissé refroidir. Il a ensuite été successivement rincé avec 10mL d’eau
déminéralisée et 30mL d’éther de pétrole. La phase organique a été lavée avec 2x10mL de NaOH 2N et
10mL d’eau déminéralisée. L’absence d’eugénol a été vérifiée sur CCM au CMAS (révélateur). La phase
organique a été séchée sur le sulfate de magnésium anhydre, filtrée et rincée avec du diéthyléther. Le produit
a été concentré dans l’évaporateur rotatif. Le rendement brut et l’indice de réfraction ont été mesurés.
Puis le produit a été filtré sur colonne de silice avec du diéthyléther (5cm de hauteur), pour enlever les
éventuelles impuretés. Un test sur CCM aux UV a été effectué afin de vérifier qu’il ne reste plus de produit
dans la colonne.
Résultats
• 1) Réaction d’échange halogènes :
1-bromobutane (halo. 1re => Sn2)
Bromure de tert-butyle (halo. 3re => Sn1)
NaI
4-5 min
Plusieurs heures
AgNO3
Quelques secondes
Immédiat
• 2) Synthèse de l’éther C13H18O2 :
Masse pur obtenue = 1.53 g
Indice de réfraction = 1.504
Masse théorique = 2.47 g
Indice de réf. th. = 1.485
ϒmassique = 62 %
E.R. = 1 %
Mécanisme de réaction
Sn1 :
Le mécanisme Sn1 est réalisé en deux étapes : la formation d’un carbocation par la rupture de la liaison radicalhalogène (=GP). Puis l’attaque de ce dernier par le nucléophile. Comme l’attaque peut se faire des deux côtés, la
réaction conduit à un mélange racémique. Cette réaction est favorisée par un composé tertiaire.
-­‐2-­‐ Sn2 :
Le mécanisme Sn2 se fait en une seule étape, avec inversion de configuration et a une préférence pour les
composés primaires.
Discussion
Pour les expériences de réactions d’échange d’halogènes, on trouve des résultats cohérents avec ceux théoriques.
On voit très bien la distinction entre le temps de réaction d’une SN1 ou d’une SN2 en fonction de l’halogénure
primaire ou tertiaire.
Pour la synthèse, il y a eu beaucoup de pertes lors de la purification du produit. Ceci pourrait être du au fait que
la colonne de silice n’était pas parfaitement homogène, ou alors il y avait beaucoup d’impuretés.
Conclusion
On a donc bien pu observer une nette différence de temps de réaction lors de la présence d’un composé primaire
ou tertiaire.
En ce qui concerne la synthèse de l’éther, le rendement massique est plutôt bon. Il en va de même avec l’indice
de réfraction.
Ainsi, les diverses substitutions nucléophiles existantes ont été différenciée et nous sommes a même dès à
présent de déterminer qu’elle type de réaction va avoir lieu.
-­‐3-­‐